(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
蒸気圧縮システムを作動させる方法において、
第１のコンプレッサ、凝縮器及び蒸発器を備えた第１の流体回路を提供する工程と、
上記第１の流体回路から流体を受け取るために上記凝縮器と上記蒸発器との間で当該第１の流体回路に接続された第２の流体回路であって、該第１の流体回路から流体を受け取るように構成され位置決めされた容器と、上記容器から蒸気を受け取り、圧縮された蒸気を該第１の流体回路へ排出するように構成され位置決めされた第２のコンプレッサとを含む第２の流体回路を提供する工程と、
上記第１の流体回路の複数の作動パラメータを監視する工程と、
監視された複数の作動パラメータに基づいて上記容器のための作動状態設定点を計算する工程であって、監視された複数の作動パラメータに基づいて上記容器のための飽和温度設定点を計算する工程を含む作動状態設定点を計算する工程と、
計算された作動状態設定点に対応する上記容器の作動状態を監視する工程と、
計算された作動状態設定点を監視された作動状態と比較する工程と、
計算された作動状態設定点と監視された作動状態との比較に応答して上記第２のコンプレッサの容量を調整する工程とを有し、
複数の作動パラメータを監視する上記工程が、
凝縮器飽和温度を監視する工程と、
蒸発器飽和温度を監視する工程と、
凝縮器液体温度を監視する工程とを有し、
上記第２のコンプレッサの容量を調整する工程が、上記第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する工程を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
容器の作動状態を監視する上記工程が、上記容器の飽和温度を監視する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、計算された作動状態設定点よりも大きい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサに対して負荷をかける工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサの負荷を解除する工程を有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサが上記蒸発器での退去冷流体温度を制御しているか否かを決定する工程をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
上記蒸発器での退去冷流体温度を監視する工程と、
退去冷流体温度設定点を監視する工程と、
監視された退去冷流体温度を退去冷流体温度設定点と比較する工程とをさらに有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態、及び、上記第２のコンプレッサが退去冷流体温度を制御しているとの決定、及び、退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度に応答して、当該第２のコンプレッサの容量に対して負荷をかける工程を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態、及び、上記第２のコンプレッサが退去冷流体温度を制御しているとの決定、及び、退去冷流体温度設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された退去冷流体温度に応答して、当該第２のコンプレッサの負荷を解除する工程を有することを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項９】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態、及び、上記第２のコンプレッサが退去冷流体温度を制御しないことの決定に応答して、上記第２のコンプレッサの負荷を解除する工程を有することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項１０】
蒸気圧縮システムにおいて、
第１の冷媒ラインにより接続された凝縮器、容器、蒸発器、及び、第１のコンプレッサと、
上記容器の出力と上記第１の冷媒ラインとを接続する第２の冷媒ラインと、
上記容器の出力を受け取るように構成され位置決めされた第２のコンプレッサと、
作動パラメータとしての凝縮器飽和温度、蒸発器飽和温度、及び凝縮器液体温度を監視するためのセンサと、
監視された上記作動パラメータに基づいて上記容器のための作動状態設定点としての飽和温度設定点を計算し、計算された作動状態設定点に対応する上記容器の作動状態を監視し、計算された作動状態設定点を監視された作動状態と比較し、計算された作動状態設定点と監視された作動状態との比較に応答して上記第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除するように構成された制御アルゴリズムを備えたコントローラとを有することを特徴とする蒸気圧縮システム。
【請求項１１】
上記第２のコンプレッサが上記第２の冷媒ライン内に位置し、同第２の冷媒ラインが、上記第１のコンプレッサの排出部と上記凝縮器との間の位置で当該第２のコンプレッサの排出部を上記第１の冷媒ラインに接続することを特徴とする請求項１０に記載の蒸気圧縮システム。
【請求項１２】
上記容器がフラッシュタンクであることを特徴とする請求項１０に記載の蒸気圧縮システム。
【請求項１３】
上記第１のコンプレッサ又は上記第２のコンプレッサのうちの少なくとも１つが並列に接続された複数のコンプレッサを有することを特徴とする請求項１０に記載の蒸気圧縮システム。
【請求項１４】
上記第２の冷媒ラインが上記第１のコンプレッサと上記第２のコンプレッサとの間の位置で上記第１の冷媒ラインに接続することを特徴とする請求項１０に記載の蒸気圧縮システム。
【請求項１５】
蒸気圧縮システムを作動させる方法において、
第１のコンプレッサ、凝縮器及び蒸発器を備えた第１の流体回路を提供する工程と、
上記第１の流体回路から流体を受け取るために上記凝縮器と上記蒸発器との間で当該第１の流体回路に接続された第２の流体回路であって、該第１の流体回路から流体を受け取るように構成され位置決めされた容器と、上記容器から蒸気を受け取り、圧縮された蒸気を該第１の流体回路へ排出するように構成され位置決めされた第２のコンプレッサとを含む第２の流体回路を提供する工程と、
上記第１の流体回路の複数の作動パラメータを監視する工程と、
監視された複数の作動パラメータに基づいて、上記容器のための作動状態設定点を計算する工程であって、監視された複数の作動パラメータに基づいて上記容器のための飽和温度設定点を計算する工程を含む作動状態設定点を計算する工程と、
計算された作動状態設定点に対応する上記容器の作動状態を監視する工程と、
計算された作動状態設定点を監視された作動状態と比較する工程と、
計算された作動状態設定点と監視された作動状態との比較に応答して上記第２のコンプレッサの容量を調整する工程とを有し、
複数の作動パラメータを監視する上記工程が、
凝縮器飽和温度を監視する工程と、
蒸発器飽和温度を監視する工程と、
凝縮器液体温度を監視する工程とを有し、
上記第２のコンプレッサの容量を調整する工程が、上記第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する工程を含む方法であって、上記方法が更に、
上記蒸発器での退去冷流体温度を監視する工程と、
退去冷流体温度設定点を監視する工程と、
監視された退去冷流体温度を退去冷流体温度設定点と比較する工程と、
退去冷流体温度設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された退去冷流体温度に応答して、上記第１のコンプレッサの負荷を解除する工程と、
上記第１のコンプレッサが最大容量で作動しているか否かを決定する工程と、
上記第１のコンプレッサが最大容量以下で作動しているとの決定、及び、退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度に応答して、当該第１のコンプレッサの容量に対して負荷をかける工程と、
上記第１のコンプレッサが最大容量で作動しているとの決定、及び、退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度に応答して、上記第２のコンプレッサに対して負荷をかける工程とを有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
上記第１のコンプレッサが最大容量で作動しているとの決定、及び、退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度、及び、計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサの負荷を解除する工程をさらに有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
第２のコンプレッサに対して負荷をかけるか又は負荷を解除する上記工程が、
計算された作動状態設定点よりも大きい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサに対して負荷をかける工程と、
計算された作動状態設定点よりも小さいか又はこれに等しい監視された作動状態に応答して、上記第２のコンプレッサの負荷を解除する工程とを有することを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願に対する相互参照】
【０００１】
この出願は、参照としてここに組み込む２００７年１２月２８日に出願された「ＥＣＯＮＯＭＩＺＥＤ  ＶＡＰＯＲ  ＣＯＭＰＲＥＳＳＩＯＮ  ＳＹＳＴＥＭ」という名称の米国仮特許出願番号第６１／０１７，３３８号の優先権及び利益を主張する。
【技術分野】
【０００２】
本出願は一般に蒸気圧縮システムに関する。特に、本出願は節約型蒸気圧縮システム内の中間圧力を制御するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
蒸気圧縮システムは、コンプレッサにより圧縮されて凝縮器へ通される冷媒ガスを含むことができ、凝縮器においては、冷媒ガスは例えば空気又は水のような別の流体と熱交換を行い、液体へと凝縮される。凝縮器から、液体冷媒は膨張装置を通り、次いで蒸発器へ至ることができ、そこで、冷媒は例えば空気又は水のような別の流体と熱交換を行い、蒸発してガスとなる。冷媒ガスは蒸発器からコンプレッサへ戻ることができ、このサイクルが繰り返される。
【０００４】
エコノマイザ（節約装置）回路は、エコノマイザ回路を有しないシステムと比べた場合、増大した冷却容量、効率及び性能を提供するために蒸気圧縮システム内で利用することができる。１又はそれ以上の付加的な膨張装置を利用するエコノマイザ回路は凝縮器の下流側に組み込むことができる。１つの付加的な膨張装置を利用するシステムに対しては、第１の膨張装置は、凝縮器圧力から、凝縮器圧力と蒸発器圧力との間の中間圧力へと、冷媒を膨張させることができ、冷媒の一部を蒸気へフラッシングさせる。フラッシングされた蒸気冷媒はコンプレッサへ戻るように提供することができる。第１の膨張装置からの中間圧力での残りの液体冷媒はこのとき一層低いエンタルピを有する。第２の膨張装置は低エンタルピの液体冷媒を中間圧力から蒸発器圧力へと膨張させることができる。次いで、冷媒は低エンタルピで蒸発器へ入ることができ、それによって、冷媒が凝縮器から直接膨張させられるような非節約型システムに比べて、エコノマイザ回路を備えた蒸気圧縮システムの冷却容量を増大させる。
【０００５】
節約型蒸気圧縮システムはまた、フラッシュタンク及び付加的な膨張装置を含むことができる。フラッシュタンクエコノマイザ回路においては、第１の膨張装置はフラッシュタンクの上流側に設けられる。液体冷媒は第１の膨張装置を通ってフラッシュタンク内へ流れる。フラッシュタンクへ入ったとき、液体冷媒は実質的な圧力降下を受け、冷媒の少なくとも一部が急激に膨張即ち「フラッシング」し、中間圧力で液体相から蒸気相に変換される。いかなる残りの液体冷媒もが、第２の膨張装置の上流側の主要な冷媒ラインへ戻るために、タンクの底部に集められる。蒸気冷媒は、コンプレッサへの吸入入口において又は圧縮の中間段階において、フラッシュタンクからコンプレッサへ戻られる。フラッシュタンクからコンプレッサへ戻った冷媒ガスが中間圧力を有するので、冷媒蒸気の圧縮は一層少なくて済み、それによって、全体のシステム効率を増大させる。
【０００６】
多段コンプレッサにおけるフラッシュタンクからコンプレッサ吸入入口への又は圧縮の中間段階へのガス冷媒の導入は問題を生じさせることがある。第１段のコンプレッサは蒸発器からの流れを取り扱うことができ、一方、一層高い段階のコンプレッサは第１段のコンプレッサの排出部からの流れ及びエコノマイザからの流れを取り扱う。従来のシステムにおいては、エコノマイザの作動状態は全体のシステム状態及び作動地点により規定することができ、それによって、エコノマイザの作動圧力及び流量の独立の制御を禁止する。このような独立の制御が無い場合、エコノマイザ及び第２段のコンプレッサは特定の作動状態のために設計しなければならない。さらに、単一段のコンプレッサのみを有するシステムにおけるエコノマイザ回路からのガス状冷媒の導入は問題を生じさせることがある。その理由は、蒸発器と凝縮器との間の圧力レベルでコンプレッサを作動させる機械的な装置又は方法が存在しないからである。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、第１のコンプレッサ、凝縮器及び蒸発器を備えた第１の流体回路を提供する工程と、第１の流体回路から流体を受け取るために凝縮器と蒸発器との間で第１の流体回路に接続された第２の流体回路を提供する工程とを含む、蒸気圧縮システムを作動させる方法に関する。第２の流体回路は第１の流体回路から流体を受け取るように形状づけられ位置決めされた容器と、容器から蒸気を受け取り、圧縮された蒸気を第１の流体回路へ排出するように形状づけられ位置決めされた第２のコンプレッサとを含む。方法はさらに、第１の流体回路の複数の作動パラメータを監視する工程と、監視された複数の作動パラメータに基づいて、容器のための作動状態設定点を計算する工程と、計算された作動状態設定点に対応する容器の作動状態を監視する工程とを含む。方法はまた計算された作動状態設定点を監視された作動状態と比較する工程と、計算された作動状態設定点及び監視された作動状態の比較に応答して第２のコンプレッサの容量を調整する工程とを含む。
【０００８】
本発明はまた、凝縮器と、容器と、蒸発器と、第１の冷媒ライン及び容器の出力を第１の冷媒ラインに接続する第２の冷媒ラインにより接続された第１のコンプレッサとを含む蒸気圧縮システムに関する。システムはさらに容器の出力を受け取るように形状づけられ位置決めされた第２のコンプレッサと、容器の作動パラメータを表す値を測定するように形状づけられ位置決めされたセンサと、測定された値に応答して第２のコンプレッサの容量を調整するように形状づけられた制御アルゴリズムを有するコントローラとを含む。
【０００９】
本発明はさらに蒸気圧縮システムを作動させる方法に関する。方法は第１のコンプレッサ、凝縮器及び蒸発器を有する第１の流体回路を提供する工程と、第１の流体回路から流体を受け取るように凝縮器と蒸発器との間で第１の流体回路に接続された第２の流体回路を提供する工程とを含む。第２の流体回路は第１の流体回路から流体を受け取るように形状づけられ位置決めされた容器と、容器から蒸気を受け取り、圧縮された蒸気を第１の流体回路へ排出するように形状づけられ位置決めされた第２のコンプレッサとを含む。方法はさらに蒸発器での退去する冷流体の温度を監視する工程と、退去冷流体温度設定点を監視する工程と、監視された退去冷流体温度を退去冷流体温度設定点と比較する工程とを含む。方法はまた、監視された退去冷流体温度に応答して、第１のコンプレッサの容量を、退去冷流体温度設定点以下又はこの設定点と等しくなるように減少させる工程と、第１のコンプレッサが最大容量で作動しているか否かを決定する工程と、第１のコンプレッサが最大容量以下で作動しているとの決定、及び退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度に応答して、第１のコンプレッサの容量を増大させる工程と、第１のコンプレッサが最大容量で作動しているとの決定、及び退去冷流体温度設定点よりも大きい監視された退去冷流体温度に応答して、第２のコンプレッサの容量を増大させる工程と、を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は商業的な環境における加熱、通気及び空調システムの例示的な実施の形態を示す。
【図２】図２は蒸気圧縮システムの例示的な実施の形態を概略的に示す。
【図３】図３は蒸気圧縮システムの別の例示的な実施の形態を概略的に示す。
【図４】図４は蒸気圧縮システムの別の例示的な実施の形態を概略的に示す。
【図５】図５は蒸気圧縮システムの別の例示的な実施の形態を概略的に示す。
【図６】図６は蒸気圧縮システムを作動させる工程の例示的な実施の形態を示すフローチャートである。
【図７】図７は蒸気圧縮システムを作動させる工程の例示的な実施の形態を示すフローチャートである。
【図８】図８は蒸気圧縮システムを作動させる工程の例示的な実施の形態を示すフローチャートである。
【図９Ａ】図９Ａは蒸気圧縮システムを作動させる工程の例示的な実施の形態を示すフローチャートである。
【図９Ｂ】図９Ｂは蒸気圧縮システムを作動させる工程の例示的な実施の形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１を参照すると、典型的な商業的な設定のための建物１１内の加熱、通気及び空調（ＨＶＡＣ）システム１０の例示的な実施の形態を示す。ＨＶＡＣシステム１０は建物１１を冷却するために使用できる冷液体を供給できる地階ユニット内に組み込まれた蒸気圧縮システム１３を含むことができる。ＨＶＡＣシステム１０はまた建物１１を加熱するために使用できる加熱液体を供給するためのボイラー１５と、建物１１を通して空気を循環させる空気分配システムとを含むことができる。空気分配システムは空気帰還ダクト１７、空気供給ダクト１９及び空気ハンドラー２１を含むことができる。空気ハンドラー２１は導管２３によりボイラー１５及び蒸気圧縮システム１３に接続された熱交換器（図示せず）を含むことができる。空気ハンドラー２１内の熱交換器は、ＨＶＡＣシステム１０の作動モードに応じて、ボイラー１５からの加熱液体又は蒸気圧縮システム１３からの冷液体を受け取ることができる。ＨＶＡＣシステム１０は建物１１の各階に別個の空気ハンドラー２１を備えたものとして示す。数個の空気ハンドラー２１は単一の階で役に立つことができるか、または、１つの空気ハンドラーは２以上の階で役に立つことができる。
【００１２】
図２、３を参照すると、蒸気圧縮システム１３の概略図を示す。図３を参照すると、交流電源１０２は１又はそれ以上のモータ１０６を稼動する可変速度ドライブ（ＶＳＤ）１０４へ動力を供給する。モータ（単数又は複数）１０６は圧縮された冷媒ガスを凝縮器１２へ供給する対応するコンプレッサ１８を駆動するために使用することができる。例示的な実施の形態においては、コンプレッサ１８は主要なコンプレッサとすることができ、コンプレッサ２０は補助のコンプレッサとすることができる。別の例示的な実施の形態においては、コンプレッサ１８は高段コンプレッサとすることができ、コンプレッサ２０は低段コンプレッサとすることができる。更に別の例示的な実施の形態においては、コンプレッサ２０は主要なコンプレッサとすることができ、コンプレッサ１８は補助のコンプレッサとすることができる。
【００１３】
コンプレッサ１８、２０の出力容量はコンプレッサ１８、２０の作動速度に基づくことができ、この作動速度はＶＳＤ１０４により駆動されるモータ１０６の出力速度に依存する。たとえば、モータは切換え磁気抵抗（ＳＲ）モータ、誘導モータ、電気整流永久磁石モータ（ＥＣＭ）又は任意の他の適当なモータ形式とすることができる。代わりの実施の形態においては、コンプレッサを駆動するために、スチーム又はガスタービン又はエンジンのような他の駆動機構及び関連する素子を使用することができる。
【００１４】
図２、３を再度参照すると、コンプレッサ１８からの圧縮されたガス状冷媒は凝縮器１２内で液体冷媒へと凝縮させることができる。コンプレッサ１８により凝縮器１２へ送給された冷媒蒸気は例えば空気又は水のような流体と熱交換関係となり、流体との熱交換関係の結果冷媒液体への位相変化を受ける。凝縮器１２はまた図３に示すように液体冷媒のためのサブクーラー１０８を含むことができる。システム１３内で使用できる冷媒のいくつかの例は、ハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）基礎の冷媒、例えばＲ−４１０Ａ、Ｒ−４０７、Ｒ−１３４ａ、二酸化炭素、ＣＯ２、（Ｒ−７４４）、アンモニア、ＮＨ３、（Ｒ−７１７）、及び任意の他の適当な形式の冷媒である。
【００１５】
凝縮器１２は主冷媒ライン２４によりエコノマイザ１４に流体接続することができる。エコノマイザ１４は、冷媒の一部を蒸発させるような任意の形式の熱交換器又は他の装置とすることができる。例示的な実施の形態においては、エコノマイザ１４はフラッシュタンク又は容器とすることができる。主冷媒ライン２４に沿って、凝縮器１２とエオコノマイザ１４との間には、第１の膨張装置３２が位置する。第１の膨張装置３２はエコノマイザ１４の作動圧力を調整するために使用することができる。
【００１６】
主冷媒ライン２４はエコノマイザ１４を蒸発器１６に接続する。液体冷媒はエコノマイザ１４を出て、主冷媒ライン２４を介して蒸発器１６に入ることができる。蒸発器１６に送給されたエコノマイザ１４からの液体冷媒は、凝縮器１２のために使用される流体と同じ形式であってもなくてもよい別の流体と熱交換関係に入ることができ、流体との熱交換関係の結果冷媒蒸気へと位相変化を受ける。主冷媒ライン２４上の第２の膨張装置３４はエコノマイザ１４と蒸発器１６との間に位置することができる。第１の膨張装置３２及び第２の膨張装置３４のために、任意の適当な膨張装置を使用することができる。例示的な実施の形態においては、膨張装置は膨張弁とすることができる。図３に示す例示的な実施の形態においては、蒸発器１６は供給ライン及び帰還ラインにより冷却負荷３３に接続することができる。例えば水、エチレングリコール、塩化カルシウムブレイン、塩化ナトリウムブレイン又は任意の他の適当な液体のようなプロセス流体は帰還ラインを介して蒸発器１６へ入り、供給ラインを介して蒸発器１６から出る。蒸発器１６はプロセス流体の温度を冷やす。蒸発器１６はプロセス流体を循環させるための複数のチューブ及び（又は）１又はそれ以上のチューブ束を含むことができる。蒸気冷媒は蒸発器１６を出て、吸入ラインによりコンプレッサ１８へ帰還し、サイクルを完了させる。
【００１７】
蒸発器１６から、主冷媒ライン２４は、このときガス状の冷媒をコンプレッサ１８へ運ぶことができる。コンプレッサ１８は蒸発器１６から流れる冷媒を一層高い圧力に圧縮することができ、主冷媒ライン２４を介して圧縮された冷媒ガスを凝縮器１２へ帰還させることができ、システム１３の主冷媒回路を完成させる。例示的な実施の形態においては、コンプレッサ１８はスクリューコンプレッサ、往復コンプレッサ、遠心コンプレッサ、回転コンプレッサ、揺動リンクコンプレッサ、スクロールコンプレッサ、タービンコンプレッサ又は任意の他の適当なコンプレッサのような単段コンプレッサとすることができるが、任意の単段又は多段コンプレッサを使用することができる。図４に示すように、コンプレッサ１８は並列に配置された２又はそれ以上の単段コンプレッサ１８１、１８２、１８３を含むことができ、この場合、各コンプレッサは独立に制御することができる。
【００１８】
補助の冷媒ライン２２はエコノマイザ１４に流体接続することができる。補助の冷媒ライン２２はガス状の冷媒をエコノマイザ１４からコンプレッサ２０へ運ぶことができる。コンプレッサ２０はコンプレッサ１８とは別個でそれとは区別され、補助の冷媒ライン２２を介してエコノマイザ１４を去る冷媒の圧縮に貢献することができる。例示的な実施の形態においては、コンプレッサ２０は例えばスクリューコンプレッサ、遠心コンプレッサ又は他の単段コンプレッサのような単一のコンプレッサであるが、並列な一列の多数のコンプレッサを設けることができる。しかし、コンプレッサ１８と同様、任意の数の段を有する任意の形式のコンプレッサをコンプレッサ２０として使用することができる。コンプレッサ２０はエコノマイザ１４を去るガス状冷媒を一層高い圧力に圧縮することができ、これに続いて、圧縮されたガス状冷媒はコンプレッサ１８を去る冷媒と混合することができる。コンプレッサ２０から、補助の冷媒ライン２２は共通の排出位置２６で主冷媒ライン２４へ戻り接続することができ、この位置は、コンプレッサ１８の後で、凝縮器１２の前又はその凝縮器でのある地点とすることができ、システム１３の節約型冷媒回路を完成させる。コンプレッサ２０からの排出圧力はコンプレッサ１８からの排出圧力と実質上等しくすることができる。コンプレッサ２０の逆回転を生じさせることのある、コンプレッサ２０を通るコンプレッサ１８からの冷媒ガスのいかなる流れをも阻止するために、逆止弁又は他の同様の形式の弁をコンプレッサ２０の下流側に組み込むことができる。
【００１９】
図２を参照すると、コンプレッサ２０及び第１の膨張装置３２と電子的に通信を行うコントローラ５０は自動制御を提供することができる。コントローラ５０は圧力変化、飽和温度、流量及び監視したい任意の他の特性を監視するためにシステム１３全体にわたって配置された複数のセンサと一方向通信できる。コントローラ５０は少なくともマイクロプロセッサ及び記憶装置を含むことができる。マイクロプロセッサは、システム１３内の測定された変化に応答して、コントローラ５０が選択された作動圧力に対してエコノマイザの作動圧力を調整するためにコンプレッサ２０の容量制御機構に制御信号を送るように、形状づけることができる。コンプレッサの容量制御は与えられたコンプレッサ形式に利用できる任意の方法により遂行することができる。コントローラ５０はさらにシステムの作動状態の変化を見越してシステムの膨張装置３２、３４へ制御信号を送ることができる。コントローラ５０はまた、冷媒システム１３の作動を制御するために、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータ、不揮発性メモリー及びインターフェイスボードを含むことができる。コントローラ５０はシステム１３の作動を制御するために制御アルゴリズム（単数又は複数）を実行することができる。制御アルゴリズムはマイクロプロセッサにより履行され及び（又は）任意の適当なデジタル及び（又は）アナログハードウエアを使用して履行及び実行されるコンピュータプログラム（単数又は複数）に埋め込むことができる。制御アルゴリズムを実行するためにハードウエアを使用した場合、コントローラ５０の対応する形状は、必要な素子を組み込み、もはや必要となくなったいかなる素子をも除去するように変更することができる。他の例示的な実施の形態においては、コントローラ５０は図３ないし図５に示すシステムと一緒に使用することができる。
【００２０】
エコノマイザ１４は任意の所望の圧力で作動することができる。エコノマイザ１４は、凝縮器圧力を表す高圧力から蒸発器圧力を表す低圧力までの範囲の可能な作動圧力の範囲とすることのできる所定の圧力範囲内の圧力で作動することができる。この範囲は多数の因子に依存することができ、これらの因子のいくつかは、冷媒の形式及びコンプレッサの形式及び関連する作動特性のような恒久的又は半恒久的なものであり、一方、他の因子は、全体のシステムが体験する特定の作動状態又は負荷に基づいて変化する。
【００２１】
図５を参照すると、コンプレッサ１８及びコンプレッサ２０は独立に制御することができる。エコノマイザ１４を去るガス状冷媒はコンプレッサ２０の排出部とコンプレッサ１８の吸入部との間のどこかの地点で補助の冷媒ライン２２へ供給することができる。エコノマイザ１４を去るガス状冷媒の圧力はコンプレッサ２０からの排出圧力と実質上同じにすることができる。コンプレッサ２０からエコノマイザ１４への冷媒のいかなる流れをも阻止するために、逆止弁又は他の同様の形式の弁をエコノマイザ１４の下流側に組み込むことができる。
【００２２】
図６を参照すると、コントローラ５０はコンプレッサ１８及び（又は）コンプレッサ２０のための制御アルゴリズム２００を実行することができる。制御アルゴリズム２００は蒸発器での退去冷液体温度を監視する工程（ステップ２０２）及び退去冷液体設定点を監視する工程（ステップ２０４）を含むことができる。制御アルゴリズム２００はさらに退去冷液体温度と退去冷液体設定点とを比較する工程（ステップ２０６）を含むことができる。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きくない場合、コンプレッサは負荷解除される（ステップ２０８）。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きい場合は、コンプレッサは負荷される（ステップ２１０）。コンプレッサ１８及び（又は）コンプレッサ２０は、退去冷液体温度と退去冷液体設定点との比較の結果に基づいて、使用されるコンプレッサの形式のための任意の適当な方法を使用して、負荷又は負荷解除できる。たとえば、コンプレッサが遠心コンプレッサである場合、コンプレッサは、コンプレッサのための予備回転羽根、コンプレッサのための可変幾何学ディフューザー及び（又は）コンプレッサのための可変速度ドライブを制御することにより、負荷又は負荷解除できる。
【００２３】
図７を参照すると、コントローラ５０はコンプレッサ１８及び（又は）コンプレッサ２０のための制御アルゴリズム３００を実行することができる。制御アルゴリズム３００は蒸発器の飽和温度を監視する工程（ステップ３０２）と、凝縮器の飽和温度を監視する工程（ステップ３０４）と、凝縮器内の半冷液体温度を監視する工程（ステップ３０６）とを含むことができる。制御アルゴリズム３００はさらにエコノマイザの目標飽和温度を計算（ステップ３１２）するために蒸発器の飽和温度、凝縮器の飽和温度及び半冷液体温度を分析する工程（ステップ３１０）を含むことができる。制御アルゴリズム３００はさらにエコノマイザの飽和温度を監視する工程（ステップ３０８）及びエコノマイザの飽和温度をエコノマイザの目標飽和温度と比較する工程（ステップ３１４）を含むことができる。エコノマイザの飽和温度がエコノマイザの目標飽和温度よりも大きい場合、コンプレッサは負荷される（ステップ３１６）。エコノマイザの飽和温度がエコノマイザの目標飽和温度よりも大きくない場合は、コンプレッサは負荷解除される（ステップ３１８）。さらに、別の実施の形態においては、コンプレッサを制御するための図７の工程が要求（例えば、冷却付加がエコノマイザの目標飽和温度に基づいて利用できる冷却容量を越えること）を満足していない場合、アルゴリズム２００は、エコノマイザの測定された飽和温度がエコノマイザの目標飽和温度に等しくなるか又はそれを越えるまで、コンプレッサを制御するために使用することができる。
【００２４】
１つの例示的な実施の形態においては、コンプレッサ１８は制御アルゴリズム２００により制御され、コンプレッサ２０は制御アルゴリズム３００により制御される。別の例示的な実施の形態においては、エコノマイザ内の液体レベル及び設定点液体レベルからの液体レベルの逸れは、コンプレッサ１８及び（又は）コンプレッサ２０を制御するために使用することができ、この場合、膨張装置は中間の作動状態を維持するように制御される。更に別の例示的な実施の形態においては、アルゴリズム２００、３００は他の状態（例えば、圧力）の監視、分析、計算及び（又は）比較を合体する。
【００２５】
図８を参照すると、コントローラ５０は第１のコンプレッサ（例えば、コンプレッサ１８）及び第２のコンプレッサ（例えば、コンプレッサ２０）を作動させるための制御アルゴリズム４００を実行することができる。制御アルゴリズム４００は、蒸発器での退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きいか否かを決定する工程（ステップ５２３）を含むことができる。この決定は退去冷液体温度を監視する工程（ステップ５２２）及び退去冷液体設定点を監視する工程（ステップ５２４）を含むことができる。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きくない場合、第１のコンプレッサは負荷解除される（ステップ５２６）。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きい場合は、第１のコンプレッサが十分に負荷されているか否かの決定が遂行される（ステップ５２８）。第１のコンプレッサが十分に負荷されていない場合、第１のコンプレッサは負荷される（ステップ５１６）。第１のコンプレッサが十分に負荷されている場合は、第２のコンプレッサが負荷され、退去冷液体温度は第２のコンプレッサにより制御される（ステップ５３０）。第１のコンプレッサ及び（又は）第２のコンプレッサは任意の適当な方法又は技術を使用して負荷又は負荷解除できる。
【００２６】
図９Ａ、９Ｂを参照すると、コントローラ５０は第１のコンプレッサ及び第２のコンプレッサのための制御アルゴリズム５００を実行することができる。制御アルゴリズム５００は蒸発器の飽和温度を監視する工程（ステップ５０２）と、凝縮器の飽和温度を監視する工程（ステップ５０４）と、半冷液体温度を監視する工程（ステップ５０６）とを含むことができる。制御アルゴリズム５００はさらにエコノマイザの目標飽和温度を計算（ステップ５１２）するために蒸発器の飽和温度、凝縮器の飽和温度及び半冷液体温度を分析する工程（ステップ５１０）を含むことができる。制御アルゴリズム５００はさらにエコノマイザの飽和温度を監視する工程（ステップ５０８）及びエコノマイザの飽和温度をエコノマイザの目標飽和温度と比較する工程（ステップ５１４）を含むことができる。エコノマイザの飽和温度がエコノマイザの目標飽和温度よりも大きい場合、第２のコンプレッサは負荷され、退去冷液体温度は第１のコンプレッサにより制御される（ステップ５１８）。エコノマイザの飽和温度がエコノマイザの目標飽和温度よりも大きくない場合は、第２のコンプレッサが冷液体温度を制御しているか否かの決定が遂行される（ステップ５１５）。第２のコンプレッサが冷液体温度を制御している場合、退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きいか否かの決定が遂行される（ステップ５２０）。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きくない場合、第２のコンプレッサは負荷解除される（ステップ５１９）。退去冷液体温度が退去冷液体設定点よりも大きい場合は、第２のコンプレッサは負荷される（ステップ５２１）。第２のコンプレッサが冷液体温度を制御していない場合、第２のコンプレッサは負荷解除され、退去冷液体温度は第１のコンプレッサにより制御される（ステップ５１７）。
【００２７】
本発明のある特徴及び実施の形態のみを図示し、説明したが、当業者なら、特許請求の範囲に記載した要旨の新規な教示及び利点から逸脱することなく、多くの修正及び変更（例えば、規模、寸法、構造、形状及び種々の素子の割合の変更、パラメータ（例えば、温度、圧力等）の値、装着構成、材料、色彩、方位の使用等）を行うことができる。任意のプロセス又は方法工程の順番又は順序は代わりの実施の形態に従って変更又は順番変えできる。それゆえ、特許請求の範囲は本発明の真の精神内に入るようなすべてのこのような修正及び変更をカバーすることを意図するものであることを理解すべきである。さらに、例示の実施の形態の簡潔な説明を提供する努力として、実際の履行のすべての特徴は述べなかった（すなわち、本発明を実行する現時点で考えられる最良のモードに関係しないもの、または、特許請求の範囲の発明を可能にすることに関係しないものは述べなかった）。任意の技術的又は設計的プロジェクトにおけるような、任意のこのような実際の履行の開発において、多くの履行上の特定の決定を行うことができることを認識すべきである。このような開発努力は複雑で時間を消費するかもしれないが、それにも係らず、過度の経験を伴わずにこの開示の利益を有する当業者にとっては、設計、製作及び製造の日常の仕事であろう。
【符号の説明】
【００２８】
１２  凝縮器
１３  蒸気圧縮システム
１４  エコノマイザ
１６  蒸発器
１８、２０  コンプレッサ
５０  コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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